"스피커없이 TV화면에서 총소리가"…기계연, AI 디스플레이 개발

화면내 음원도 움직이며 표현…목표 구역 선택 정확도 99.9%

스피커 대신 디스플레이 자체에서 소리가 나는 기술이 개발됐다.

한국기계연구원은 김동준 AX융합연구센터 선임연구원 연구팀이 별도 스피커 없이 디스플레이 패널 자체를 진동시켜 원하는 화면 구역에서 소리를 내고, 영상 속 음원 움직임에 따라 소리 위치 이동도 가능한 ‘모듈형 그리드’ 기반 AI 시·청각 융합 디스플레이 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.

핵심은 디스플레이 뒷면에 부착한 진동 액추에이터를 정밀 제어해 원하는 화면 위치에서 방사하는 기술이다. 패널 뒤에 설치된 80개의 보이스코일모터(VCM)로 패널 표면‘진동장’을 제어해 소리를 낸다.

한국기계연구원이 개발한 소리나는 디스플레이 형상. 시각과 청각 방향이 일치함을 나타냈다.(이미지=기계연구원)

패널 진동 응답 특성을 분석한 뒤 역문제 기법으로 각 액추에이터에 입력할 전압 신호를 계산해 원하는 구역만 선택적으로 진동시킨다. 영상 속 음원의 움직임에 따라 소리 재생 구역을 실시간 변경해 소리가 화면 속 음원을 따라 이동하는 듯한 효과도 구현할 수 있다.

김동준 선임연구원은 "목표 화면 구역에서 소리를 재생하는 선택 정확도가 99.9%"라며 "소리를 내도록 설정한 구역과 그렇지 않은 구역의 진동 크기 차이는 최대 35 dB를 기록, 특정 구역에 진동과 소리를 집중할 수 있음을 확인했다"고 말했다.

연구팀은 100인치 크기의 시·청각 시작품도 제작했다.

기존 대형 디스플레이는 스피커가 화면과 무관한 곳에 설치돼 영상 방향과 스피커 방향이 어긋나 몰입감을 떨어뜨린다. 기존 패널 진동형 스피커 역시 소리가 발생하는 위치와 패널 크기가 고정돼 음역과 화면 확장에 제약이 있다.

김동준 선임연구원은 "화면 속 음원 위치와 실제 소리가 들리는 방향을 일치시켜 기존 디스플레이가 제공하기 어려웠던 시·청각 융합 몰입 경험을 구현한 기술”이라며 “앞으로 모듈형 LED 타일 디스플레이로 적용 범위를 확대하고, 다양한 디스플레이 분야에 활용할 수 있는 차세대 원천기술로 발전시켜 나갈 계획"이라고  말했다.